(57)【要約】【課題】レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト・スキーム、およびレーザ走査方法を提供すること。【解決手段】レイアウト・スキームは、ウェハ表面上のセンサ・ダイの矩形のアレイに配置されている反強磁性ピンニング層（４）を含む磁気抵抗多層膜（１）を備える。磁気抵抗検出ユニットの反強磁性ピンニング層（４）は、レーザ書込みシステムによって磁気的に配向されおよび指向的に配列される。磁気抵抗検出ユニットはブリッジ・アームに電気的に接続され、ブリッジ・アームは磁気抵抗センサに電気的に接続される。ダイ中の磁気抵抗検出ユニットは、少なくとも２つの空間的に隔離された磁気抵抗配向グループに配置され、磁気抵抗配向グループにて、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性ピンニング層（４）は、同じ磁気配向の角度を有する。この磁気配向の角度は、０〜３６０度である。一般に、２つの隣接した磁気抵抗配向グループの磁気配向の角度は異なり、各磁気抵抗配向グループは、少なくとも１つの隣接したダイにおける同じ磁気配向の角度で磁気抵抗配向グループに隣接している。このレイアウト・スキームは、単一チップ・プッシュ・プル・ブリッジ磁気センサを生成しつつ、レーザ走査プロセスに必要な時間を減少させることができる。【選択図】図３２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトであって、アレイを形成する複数の矩形のダイを含み、該ダイの表面は磁気抵抗多層膜（１）を備え、該磁気抵抗多層膜（１）は反強磁性層（４）を備え、該磁気抵抗多層膜（１）は磁気抵抗検出ユニットにパターン付けされ、該磁気抵抗検出ユニットの該反強磁性層（４）は該レーザ書込みシステムによって磁気的に配向されおよび指向的に配列され、該磁気抵抗検出ユニットはブリッジ・アームを形成するように電気的に接続され、該ブリッジ・アームは磁気抵抗センサを形成するように電気的に接続される、レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトにおいて、
該磁気抵抗検出ユニットが少なくとも２つの空間的に隔離された磁気抵抗配向グループを形成するように配置され、
各磁気抵抗配向グループにて、該磁気抵抗検出ユニットの該反強磁性層の磁化配向角度が同じであり、
該磁化配向角度の範囲は０から３６０度であり、
２つの隣接した磁気抵抗配向グループの該磁化配向角度が異なり、
各磁気抵抗配向グループは少なくとも１つの隣接したダイに同じ磁化配向角度を有する該磁気抵抗配向グループに隣接している、
レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項２】
前記磁気抵抗検出ユニットはＴＭＲ検出ユニットまたはＧＭＲスピン値検出ユニットであり、
前記磁気抵抗検出ユニットは強磁性自由層／非磁性隔離層／単一総スタック構造型強磁性基準層を備え、または
前記磁気抵抗検出ユニットは強磁性自由層／非磁性隔離層／多層膜構造型強磁性基準層を備え、
該単一総スタック構造型強磁性基準層は反強磁性層／強磁性基準層であり、
該多層膜構造型強磁性基準層は反強磁性層／ｎ個の中間層／強磁性基準層であり、
該中間層は強磁性層／金属スペーシング層であり、ｎは１以上の整数であることを特徴とする、請求項１記載のレーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項３】
前記磁気抵抗センサは、リニア磁気抵抗センサまたは角度磁気抵抗センサであり、外部磁場が印加されていないとき、該リニア磁気抵抗センサに対応する前記磁気抵抗検出ユニットの強磁性自由層の磁化方向は、永久磁石バイアス、二重交換効果、および形状異方性の手段の１つまたは複数によって設定されることを特徴とする、請求項１記載の前記レーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項４】
前記磁気抵抗センサは、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサまたは複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサであり、
該単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサおよび該複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサは、それぞれ、フル・ブリッジ構造、ハーフ・ブリッジ構造、または準ブリッジ構造であり、
前記単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサは、単軸Ｘリニア磁気抵抗センサおよび単軸Ｘ角度磁気抵抗センサを含み、
前記複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサは、複軸Ｘ−Ｙリニア磁気抵抗センサおよび複軸Ｘ−Ｙ角度磁気抵抗センサを含み、
該単軸Ｘリニア磁気抵抗センサおよび該単軸Ｘ角度磁気抵抗センサは、Ｘプッシュ・アームおよびＸプル・アームをそれぞれ備え、
該複軸Ｘ−Ｙリニア磁気抵抗センサおよび該複軸Ｘ−Ｙ角度磁気抵抗センサは、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームをそれぞれ備え、
該Ｘプッシュ・アームは、プッシュＸ軸磁気抵抗検出ユニットを備え、
該Ｘプル・アームは、プルＸ軸磁気抵抗検出ユニットを備え、
該Ｙプッシュ・アームは、プッシュＹ軸磁気抵抗検出ユニットを備え、
該Ｙプル・アームは、プルＹ軸磁気抵抗検出ユニットを備えることを特徴とする、請求項１記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項５】
前記プッシュＸ軸磁気抵抗検出ユニットは、０度の磁化配向角度を有するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または０、（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
前記プルＸ軸磁気抵抗検出ユニットは、１８０度の磁化配向角度を有するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または１８０、（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
前記プッシュＹ軸磁気抵抗検出ユニットは、９０度の磁化配向角度を有するＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（９０＋θ２１，９０−θ２１）、（９０＋θ２２，９０−θ２２）、・・・、（９０＋θ２ｎ，９０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または９０、（９０＋θ２１，９０−θ２１）、（９０＋θ２２，９０−θ２２）、・・・、（９０＋θ２ｎ，９０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
前記プルＹ軸磁気抵抗検出ユニットは、２７０度の磁化配向角度を有するＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（２７０＋θ２１，２７０−θ２１）、（２７０＋θ２２，２７０−θ２２）、・・・、（２７０＋θ２ｎ，２７０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または２７０、（２７０＋θ２１，２７０−θ２１）、（２７０＋θ２２，２７０−θ２２）、・・・、（２７０＋θ２ｎ，２７０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
前記θ１１、θ１２、・・・、θ１ｎ、θ２１、θ２２、・・・、θ２ｎの値はそれぞれ０から９０度の間であり、およびｎは１以上の正の整数である
ことを特徴とする、請求項４記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項６】
いずれかの磁気抵抗配向グループは、平行に配置され磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスを備え、
各磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、複数の磁気抵抗検出ユニットを備え、
該磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、互いに平行であることを特徴とする、請求項５記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項７】
前記単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記ハーフ・ブリッジ構造の前記配置は、以下の通りであり、すなわち、前記Ｘプッシュ・アームに対応する前記Ｘプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、および前記Ｘプル・アームに対応する前記Ｘプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは２行および１列または２列および１行にＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アームとして別々に配置され、前記磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、該行または該列の方向と平行であることを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項８】
前記単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記フル・ブリッジ構造の前記配置は、以下の通りであり、すなわち、前記Ｘプッシュ・アームに対応する前記Ｘプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、および前記Ｘプル・アームに対応する前記Ｘプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、４行および１列または４列および１行にＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、またはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アームとして別々に配置され、前記磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、前記行または前記列の方向と平行であることを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項９】
前記複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記ハーフ・ブリッジ構造の前記配置は、以下の通りであり、すなわち、前記Ｘプッシュ・アームに対応する前記Ｘプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、前記Ｘプル・アームに対応する前記Ｘプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、前記Ｙプッシュ・アームに対応する前記Ｙプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、および前記Ｙプル・アームに対応する前記Ｙプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、４行および１列または４列および１行にＸプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｙプル・アーム、またはＹプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｙプル・アームとして別々に配置され、前記磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、前記行または前記列の方向と平行であることを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１０】
前記複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記フル・ブリッジ構造の前記配置は、以下の通りであり、すなわち、前記Ｘプッシュ・アームに対応する前記Ｘプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、前記Ｘプル・アームに対応する前記Ｘプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、前記Ｙプッシュ・アームに対応する前記Ｙプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、および前記Ｙプル・アームに対応する前記Ｙプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、８行および１列または８列および１行にＸハーフ・ブリッジ／Ｙフル・ブリッジ／Ｘハーフ・ブリッジ、Ｙハーフ・ブリッジ／Ｘフル・ブリッジ／Ｙハーフ・ブリッジ、Ｘ複プッシュ・アーム／Ｙフル・ブリッジ／Ｘ複プル・アーム・ブリッジ、またはＹ複プッシュ・アーム／Ｘフル・ブリッジ／Ｙ複プル・アームとして別々に配置され、該Ｘハーフ・ブリッジはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アームであり、該Ｙハーフ・ブリッジはＹプッシュ・アーム／Ｙプル・アームであり、該Ｘフル・ブリッジはＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、またはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、該Ｙフル・ブリッジはＹプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム、Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム、またはＹプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アームであり、該Ｘ複プッシュ・アームはＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、該Ｘ複プル・アームはＸプル・アーム／Ｘプル・アームであり、該Ｙ複プッシュ・アームはＹプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アームであり、前記磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、前記行または前記列の方向と平行であることを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１１】
前記Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム、前記Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、前記Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム、および前記Ｙプル・アーム／Ｙプル・アームの配置構造では、２つのＸプッシュ・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有する前記Ｘプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された前記磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされ、２つのＸプル・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有する前記Ｘプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された前記磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされ、２つのＹプッシュ・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有する前記Ｙプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された前記磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされ、２つのＹプル・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有する前記Ｙプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された前記磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされる
ことを特徴とする、請求項１０記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１２】
前記単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記フル・ブリッジ構造の前記配置は、以下の通りであり、すなわち、前記２つのＸプッシュ・アームおよび前記２つのＸプル・アームは、２行および２列のアレイとして配置され、前記２つのＸプッシュ・アームおよび前記２つのＸプル・アームは、それぞれ同じ行または同じ列に位置し、同じ磁気配向角度を有するとともに前記２つのＸプッシュ・アームに対応する前記Ｘプル磁気抵抗配向グループ、または同じ磁気配向角度を有するとともに前記２つのＸプル・アームに対応する前記Ｘプル磁気抵抗配向グループは、同じ行または同じ列の方向に沿って新しい磁気抵抗配向グループを形成することを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１３】
前記複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記フル・ブリッジ構造の前記配置は、以下の通りであり、すなわち、
前記２つのＸプッシュ・アーム、２つのＸプル・アーム、２つのＹプッシュ・アームおよび２つのＹプル・アームは、４行および４列のアレイに配置され、第２の行および第３の行は、それぞれ前記Ｘプッシュ・アームおよび前記Ｘプル・アームに対応し、第１の行および第４の行は、それぞれ前記Ｙプッシュ・アームおよび前記Ｙプル・アームに対応し、
あるいは該第２の行および該第３の行は、それぞれ前記Ｙプッシュ・アームおよび前記Ｙプル・アームに対応し、該第１の行および該第４の行は、それぞれ前記Ｘプッシュ・アームおよび前記Ｘプル・アームに対応し、
同じ行または同じ列における同じ磁気配向角度を有するとともに前記２つのＸプッシュ・アームに対応する前記Ｘプッシュ磁気抵抗配向グループは、同じ行または同じ列の方向に沿って新しい磁気抵抗配向グループを形成し、あるいは同じ磁気配向角度を有するとともに前記２つのＸプル・アームに対応する前記Ｘプル磁気抵抗配向グループは、同じ行または同じ列の方向に沿って新しい磁気抵抗配向グループを形成する
ことを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１４】
前記単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記Ｘプッシュ・アームおよびＸプル・アームは、それぞれ少なくとも２つの隣接していないＸプッシュ配向サブユニットおよびＸプル配向サブユニットを備え、各配向サブユニットは１つまたは複数の磁気抵抗配向グループを備え、全ての該配向サブユニットは混合方式で配置され、２つの隣接した配向サブユニットは異なる
ことを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１５】
前記複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサの前記Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームは、それぞれ少なくとも２つの隣接していないＸプッシュ配向サブユニット、Ｘプル配向サブユニット、Ｙプッシュ配向サブユニット、およびＹプル配向サブユニットを備え、各配向サブユニットは、１つまたは複数の磁気抵抗配向グループを備え、全ての前記配向サブユニットは混合方式で配置され、２つの隣接した配向サブユニットは異なることを特徴とする、請求項６記載のレーザ書込みシステムに使用される前記磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項記載の磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトのためのレーザ走査方法において、
Ｓ１：  走査シーケンスに従って、レーザ・スポットが、１つまたは複数の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査するステップと、
Ｓ２：  該走査プロセス時に該レーザ・スポットによってブロッキング温度を上回るまで磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層を加熱するステップと、
Ｓ３：  該反強磁性層を冷却し、室温までの該冷却プロセス時に、該反強磁性層の磁化配向角度の方向に沿って外部磁場を印加するステップと、
Ｓ４：  該磁化配向角度で該磁気抵抗検出ユニットへの書込み動作を実現するように該外部磁場を取り除くステップと
を含むことを特徴とするレーザ走査方法。
【請求項１７】
ステップＳ１における前記レーザ・スポットが複数の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査する前記走査シーケンスは、
Ｓ１１：  前記レーザ・スポットが、磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの方向に沿って隣接したダイごとに同じ磁化配向角度を有する該磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを順次走査するステップと、
Ｓ１２：  別の行へ移り、同じ磁化配向角度を有する次の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを、同じ磁化配向角度を有する該磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットの該走査が完了するまで走査するステップと、
Ｓ１３：  ステップＳ１２を完了した後に、異なる磁化配向角度を有する次の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査するステップと
であることを特徴とする、請求項１６記載のレーザ走査方法。
【請求項１８】
ステップＳ１における前記レーザ・スポットが複数の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査する前記走査シーケンスは、
Ｓ１１：  前記レーザ・スポットが、磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの方向に沿ってダイごとに同じ磁化配向角度を有する隣接した該磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを順次走査するステップと、
Ｓ１２：  別の行へ移り、同じ磁化配向角度を有する次の隣接した磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを、同じ磁化配向角度を有する全ての磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットの該走査が完了するまで走査するステップと、
Ｓ１３：  ステップＳ１２を完了した後に、異なる磁化配向角度を有する次の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査するステップと
であることを特徴とする、請求項１６記載のレーザ走査方法。
【請求項１９】
前記ステップにおける前記レーザ・スポットが１つの磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査する前記走査シーケンスは、
Ｓ１１：  前記レーザ・スポットが、前記磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの前記方向に沿って、単一の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットにおける前記磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスを順次走査するステップと、
Ｓ１２：  別の行へ移り、反対方向に沿って次の単一の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットにおける前記磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスを、該単一の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットにおける全ての磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの該走査が完了するまで走査するステップと
であることを特徴とする、請求項１７または１８記載のレーザ走査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサの分野に関し、詳細には、レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウト、およびレーザ走査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プッシュ・プル磁気抵抗センサは、高感度信号および温度補償性能のために設計において幅広く使用されている。しばしば、フリップ・ダイ方法は、プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットを得るために使用される。Ｘ軸磁気抵抗センサなどの単軸磁気抵抗センサについては、少なくとも２つのダイが必要とされ、ダイの回転角度がそれぞれ０度および１８０度回される必要がある。２軸Ｘ−Ｙ磁気抵抗センサなどの２軸磁気抵抗センサについては、少なくとも４つのダイが必要とされ、ダイの回転角度がそれぞれ０度，９０度、１８０度、および２７０度である必要がある。多くのダイが必要であることは不利であり、ダイの角度アライメントは機械操作によって行われ、したがって、センサの性能を劣化させる角度誤差がある。また、センサのダイは、リード線を介して接続される必要があり、プロセスの複雑さを増大させる。
【０００３】
別の解決策は、軟強磁性磁束集束器を通過した後にＸ方向外部磁場の方向をＸ方向と−Ｘ方向に向けるために、軟強磁性磁束集束器を用いて磁気抵抗検出ユニット・ストリングスに特定の磁路を構築するものである。すなわち、プッシュ・プル磁気抵抗センサの用意は、磁気抵抗センサ膜の検出方向を変えないままで、多層膜構造付近の磁場方向を変えることによって実現される。この方法の欠点は、軟強磁性磁束集束器の導入によりプロセスの複雑さを増大させ、さらに、磁気抵抗センサの線形性は、軟強磁性磁束集束器内の磁区の移動によって引き起こされるヒステリシスにより影響を受け得ることである。
【０００４】
さらに、統計的平均化の観点から、Ｘおよび−Ｘ磁気抵抗検出ユニットについては、磁気抵抗検出ユニットは、０度および１８０度の配向角度を有するが、製作公差は約０度および約１８０度の方向で角度分布を生じさせる。Ｙおよび−Ｙ磁気抵抗検出ユニットについては、磁気抵抗検出ユニットは、９０度および２７０度の配向角度を有し、多くの磁気抵抗検出ユニットは、中心として９０度および２７０度をとる一定範囲内の分布を有する。通常、配向角度範囲は、−９０から＋９０度の範囲内で変動する。したがって、複軸Ｘ−Ｙリニア・センサまたは角度センサについては、不正確なダイ配置により引き起こされるいくらかの誤差なしで、０から３６０度の範囲内の磁場を正確に測定することは容易でない。
【０００５】
レーザ走査方法では、磁気抵抗検出ユニット（ＴＭＲまたはＧＭＲスピン値磁気抵抗検出ユニットなどの磁気抵抗検出ユニット）の多層膜構造は、レーザを走査することによって反強磁性層のブロッキング温度を上回る温度まで加熱され、Ｘまたは−Ｘ、Ｙまたは−Ｙの方向、および（−９０、＋９０）の広がった角度における方向の外部磁場の印加が、冷却プロセス時に特定の方向に沿って適用され、したがって、プッシュ・プル単軸または複軸磁気抵抗センサを製造することもでき、それによって反強磁性層の磁化方向はセンサの多層膜構造を変化させることなくレーザ熱アニーリングによって変更することができ、ダイ配置および軟強磁性磁束集束器の追加の問題を避けることができる。しかしながら、製造中のウェハには多数の磁気抵抗検出ユニットが存在する。単軸または複軸磁気抵抗センサの様々な磁気モーメント配向を有する磁気抵抗検出ユニットの適切なレイアウト設計の選択の仕方、およびレーザ書込みプロセスの効率を改善するための適切なレーザ走査経路の選択の仕方が、本発明によって解決される課題である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトを開示する。このウェハ・レイアウトは、アレイを形成する複数の矩形のダイを含み、ダイの各々の表面は磁気抵抗多層膜を備え、磁気抵抗多層膜は反強磁性層を備え、磁気抵抗多層膜は磁気抵抗検出ユニットにパターン付けされ、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層はレーザ書込みシステムによって磁気的に配向されおよび指向的に配列され、磁気抵抗検出ユニットはブリッジ・アームを形成するように電気的に接続される、レーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトにおいて、ブリッジ・アームは磁気抵抗センサを形成するように電気的に接続され、磁気抵抗検出ユニットが少なくとも２つの空間的に隔離された磁気抵抗配向グループを形成するように配置され、各磁気抵抗配向グループにて、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層の磁化配向角度が同じであり、磁化配向角度の範囲は０から３６０度であり、２つの隣接した磁気抵抗配向グループの磁化配向角度が異なり、各磁気抵抗配向グループは少なくとも１つの隣接したダイに同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗配向グループに隣接している。
【０００７】
さらに、磁気抵抗検出ユニットはＴＭＲ検出ユニットまたはＧＭＲスピン値検出ユニットであり、磁気抵抗検出ユニットは強磁性自由層／非磁性隔離層／単一総スタック構造型強磁性基準層を備え、または磁気抵抗検出ユニットは、強磁性自由層／非磁性隔離層／多層膜構造型強磁性基準層を備え、単一総スタック構造型強磁性基準層は反強磁性層／強磁性基準層であり、多層膜構造型強磁性基準層は反強磁性層／ｎ個の中間層／強磁性基準層であり、中間層は強磁性層／金属スペーシング層であり、ｎは１以上の整数である。
【０００８】
さらに、磁気抵抗センサは、リニア磁気抵抗センサまたは角度磁気抵抗センサであり、外部磁場が印加されていないとき、リニア磁気抵抗センサに対応する磁気抵抗検出ユニットの強磁性自由層の磁化方向は、永久磁石バイアス、二重交換効果、および形状異方性の手段の１つまたは複数によって設定される。
【０００９】
さらに、磁気抵抗センサは、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサまたは複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサであり、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサおよび複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサは、それぞれ、フル・ブリッジ構造、ハーフ・ブリッジ構造、または準ブリッジ構造であり、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサは、単軸Ｘリニア磁気抵抗センサおよび単軸Ｘ角度磁気抵抗センサを含み、複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサは、複軸Ｘ−Ｙリニア磁気抵抗センサおよび複軸Ｘ−Ｙ角度磁気抵抗センサを含み、単軸Ｘリニア磁気抵抗センサおよび単軸Ｘ角度磁気抵抗センサは、Ｘプッシュ・アームおよびＸプル・アームをそれぞれ備え、複軸Ｘ−Ｙリニア磁気抵抗センサおよび複軸Ｘ−Ｙ角度磁気抵抗センサは、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームをそれぞれ備え、Ｘプッシュ・アームは、プッシュＸ軸磁気抵抗検出ユニットを備え、Ｘプル・アームは、プルＸ軸磁気抵抗検出ユニットを備え、Ｙプッシュ・アームは、プッシュＹ軸磁気抵抗検出ユニットを備え、Ｙプル・アームは、プルＹ軸磁気抵抗検出ユニットを備える。
【００１０】
さらに、プッシュＸ軸磁気抵抗検出ユニットは、０度の磁化配向角度を有するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または０、（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
プルＸ軸磁気抵抗検出ユニットは、１８０度の磁化配向角度を有するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または１８０、（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
プッシュＹ軸磁気抵抗検出ユニットは、９０度の磁化配向角度を有するＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（９０＋θ２１，９０−θ２１）、（９０＋θ２２，９０−θ２２）、・・・、（９０＋θ２ｎ，９０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または９０、（９０＋θ２１，９０−θ２１）、（９０＋θ２２，９０−θ２２）、・・・、（９０＋θ２ｎ，９０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
プルＹ軸磁気抵抗検出ユニットは、２７０度の磁化配向角度を有するＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（２７０＋θ２１，２７０−θ２１）、（２７０＋θ２２，２７０−θ２２）、・・・、（２７０＋θ２ｎ，２７０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または２７０、（２７０＋θ２１，２７０−θ２１）、（２７０＋θ２２，２７０−θ２２）、・・・、（２７０＋θ２ｎ，２７０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、
θ１１、θ１２、・・・、θ１ｎ、θ２１、θ２２、・・・、θ２ｎの値はそれぞれ０から９０度の間であり、およびｎは１以上の正の整数である。
【００１１】
さらに、いずれかの磁気抵抗配向グループは、平行に配置され磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスを備え、各磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、複数の磁気抵抗検出ユニットを備え、磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、互いに平行である。
【００１２】
さらに、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサのハーフ・ブリッジ構造の配置は、以下の通りであり、すなわち、Ｘプッシュ・アームに対応するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、およびＸプル・アームに対応するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは２行および１列または２列および１行にＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アームとして別々に配置され、磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、行または列の方向と平行である。
【００１３】
さらに、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサのフル・ブリッジ構造の配置は、以下の通りであり、すなわち、Ｘプッシュ・アームに対応するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、およびＸプル・アームに対応するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、４行および１列または４列および１行にＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、またはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アームとして別々に配置され、磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、行または列の方向と平行である。
【００１４】
さらに、複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサのハーフ・ブリッジ構造の配置は、以下の通りであり、すなわち、Ｘプッシュ・アームに対応するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、Ｘプル・アームに対応するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、Ｙプッシュ・アームに対応するＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、およびＹプル・アームに対応するＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、４行および１列または４列および１行にＸプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｙプル・アーム、またはＹプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｙプル・アームとして別々に配置され、磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、行または列の方向と平行である。
【００１５】
さらに、複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサのフル・ブリッジ構造の配置は、以下の通りであり、すなわち、Ｘプッシュ・アームに対応するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、Ｘプル・アームに対応するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、Ｙプッシュ・アームに対応するＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングス、およびＹプル・アームに対応するＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、８行および１列または８列および１行にＸハーフ・ブリッジ／Ｙフル・ブリッジ／Ｘハーフ・ブリッジ、Ｙハーフ・ブリッジ／Ｘフル・ブリッジ／Ｙハーフ・ブリッジ、Ｘ複プッシュ・アーム／Ｙフル・ブリッジ／Ｘ複プル・アーム・ブリッジ、またはＹ複プッシュ・アーム／Ｘフル・ブリッジ／Ｙ複プル・アームとして別々に配置され、Ｘハーフ・ブリッジはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アームであり、Ｙハーフ・ブリッジはＹプッシュ・アーム／Ｙプル・アームであり、Ｘフル・ブリッジはＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、またはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、Ｙフル・ブリッジはＹプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム、Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム、またはＹプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アームであり、Ｘ複プッシュ・アームはＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、Ｘ複プル・アームはＸプル・アーム／Ｘプル・アームであり、Ｙ複プッシュ・アームはＹプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アームであり、磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは行または列の方向と平行である。
【００１６】
さらに、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アーム／Ｙプル・アームの配置構造では、２つのＸプッシュ・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされ、２つのＸプル・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされ、２つのＹプッシュ・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有するＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされ、２つのＹプル・アームに対応するとともに同じ磁気配向角度を有するＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット・ストリングスによって形成された磁気抵抗配向グループは、新しい磁気抵抗配向グループに組み合わされる。
【００１７】
さらに、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサのフル・ブリッジ構造の配置は、以下の通りであり、すなわち、２つのＸプッシュ・アームおよび２つのＸプル・アームは、２行および２列のアレイとして構成され、２つのＸプッシュ・アームおよび２つのＸプル・アームは、それぞれ同じ行または同じ列に位置し、同じ磁気配向角度を有するとともに２つのＸプッシュ・アームに対応するＸプル磁気抵抗配向グループ、または同じ磁気配向角度を有するとともに２つのＸプル・アームに対応するＸプル磁気抵抗配向グループは、同じ行または同じ列の方向に沿って新しい磁気抵抗配向グループを形成する
【００１８】
さらに、
複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサのフル・ブリッジ構造の配置は、以下の通りであり、すなわち、
２つのＸプッシュ・アーム、２つのＸプル・アーム、２つのＹプッシュ・アームおよび２つのＹプル・アームは、４行および４列のアレイに配置され、第２の行および第３の行は、それぞれＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームに対応し、第１の行および第４の行は、それぞれＹプッシュ・アームおよびＹプル・アームに対応し、
あるいは第２の行および第３の行は、それぞれＹプッシュ・アームおよびＹプル・アームに対応し、第１の行および第４の行は、それぞれＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームに対応し、
同じ行または同じ列における同じ磁気配向角度を有するとともに２つのＸプッシュ・アームに対応するＸプッシュ磁気抵抗配向グループは、同じ行または同じ列の方向に沿って新しい磁気抵抗配向グループを形成し、あるいは同じ磁気配向角度を有するとともに２つのＸプル・アームに対応するＸプル磁気抵抗配向グループは、同じ行または同じ列の方向に沿って新しい磁気抵抗配向グループを形成する。
【００１９】
さらに、単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサのＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームは、それぞれ少なくとも２つの隣接していないＸプッシュ配向サブユニットおよびＸプル配向サブユニットを備え、各配向サブユニットは１つまたは複数の磁気抵抗配向グループを備え、全ての配向サブユニットは混合方式で配置され、２つの隣接した配向サブユニットは異なる。
【００２０】
さらに、複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル磁気抵抗センサのＸプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームは、それぞれ少なくとも２つの隣接していないＸプッシュ配向サブユニット、Ｘプル配向サブユニット、Ｙプッシュ配向サブユニット、およびＹプル配向サブユニットを備え、各配向サブユニットは、１つまたは複数の磁気抵抗配向グループを備え、全ての配向サブユニットは混合方式で配置され、２つの隣接した配向サブユニットは異なる。
【００２１】
本発明は、磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトのためのレーザ走査方法をさらに提供する。この方法は、
Ｓ１：  走査シーケンスに従って、レーザ・スポットが、１つまたは複数の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査するステップと、
Ｓ２：  走査プロセス時にレーザ・スポットによってブロッキング温度を上回るまで磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層を加熱するステップと、
Ｓ３：  反強磁性層を冷却し、室温までの冷却プロセス時に、反強磁性層の磁化配向角度の方向に沿って外部磁場を印加するステップと、
Ｓ４：  磁化配向角度で磁気抵抗検出ユニットへの書込み動作を実現するように外部磁場を取り除くステップと
を含む。
【００２２】
さらに、ステップＳ１におけるレーザ・スポットが複数の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査する走査シーケンスは、
Ｓ１１：  レーザ・スポットが、磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの方向に沿って隣接したダイごとに同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを順次走査するステップと、
Ｓ１２：  別の行へ移り、同じ磁化配向角度を有する次の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを、同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットの走査が完了するまで走査するステップと、
Ｓ１３：  ステップＳ１２を完了した後に、異なる磁化配向角度を有する次の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査するステップとである。
【００２３】
さらに、ステップＳ１におけるレーザ・スポットが複数の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査する走査シーケンスは、
Ｓ１１：  レーザ・スポットが、磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの方向に沿ってダイごとに同じ磁化配向角度を有する隣接した磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを順次走査するステップと、
Ｓ１２：  別の行へ移り、同じ磁化配向角度を有する次の隣接した磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを、同じ磁化配向角度を有する全ての磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットの走査が完了するまで走査するステップと、
Ｓ１３：  ステップＳ１２を完了した後に、異なる磁化配向角度を有する次の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査するステップとである。
【００２４】
さらに、ステップにおけるレーザ・スポットが１つの磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットを走査する走査シーケンスは、
Ｓ１１：  レーザ・スポットが、磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの方向に沿って、単一の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットにおける磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスを順次走査するステップと、
Ｓ１２：  別の行へ移り、反対方向に沿って次の単一の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットにおける磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスを、単一の磁気抵抗配向グループまたは配向サブユニットにおける全ての磁気的に配向された磁気抵抗検出ユニット・ストリングスの走査が完了するまで走査するステップとである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によって提供されるレーザ書込みシステムに使用される磁気抵抗センサのウェハ・レイアウトは、単一チップ・プッシュ・プル・ブリッジ磁気センサを製造している間、レーザ走査プロセスに必要な時間を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＴＭＲまたはＧＭＲスピン値検出ユニットの多層膜構造の概略図である。
【図２（ａ）−２（ｂ）】リニア磁気抵抗センサの磁気抵抗検出ユニットの概略図である。
【図３（ａ）−３（ｂ）】角度磁気抵抗センサの磁気抵抗検出ユニットの概略図である。
【図４】＋Ｘ方向磁気抵抗検出ユニットのピンニング層の配向分布図である。
【図５】−Ｘ方向磁気抵抗検出ユニットのピンニング層の配向分布図である。
【図６】＋Ｙ方向磁気抵抗検出ユニットのピンニング層の配向分布図である。
【図７】−Ｙ方向磁気抵抗検出ユニットのピンニング層の配向分布図である。
【図８】ＴＭＲ磁気抵抗検出ユニットのマルチ・スタック層構造の概略図１である。
【図９】ＴＭＲ磁気抵抗検出ユニットのマルチ・スタック層構造の概略図２である。
【図１０】＋Ｘプッシュ・アーム磁気配向式磁気抵抗検出ユニット、およびそれらの磁気抵抗配向グループの分布図である。
【図１１】−Ｘプル・アーム磁気配向式磁気抵抗検出ユニット、およびそれらの磁気抵抗配向グループの分布図である。
【図１２】＋Ｙプッシュ・アーム磁気配向式磁気抵抗検出ユニット、およびそれらの磁気抵抗配向グループの分布図である。
【図１３】−Ｙプル・アーム磁気配向式磁気抵抗検出ユニット、およびそれらの磁気抵抗配向グループの分布図である。
【図１４（ａ）−１４（ｂ）】プッシュ・プル磁気抵抗検出ユニットのブリッジ構造の概略図である。
【図１５（ａ）−１５（ｂ）】単軸Ｘプッシュ・プル・ハーフ・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気抵抗配向グループの分布図である。
【図１６（ａ）−１６（ｃ）】単軸Ｘプッシュ・プル・ハーフ・ブリッジ磁気抵抗センサの混合型の磁気抵抗配向グループの分布図である。
【図１７（ａ）−１７（ｃ）】単軸Ｘプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気抵抗配向グループの分布図１である。
【図１８（ａ）−１８（ｃ）】単軸Ｘプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気抵抗配向グループの分布図２である。
【図１９】単軸Ｘプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気配向グループの分布図３である。
【図２０】単軸Ｘプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気配向グループの分布図４である。
【図２１】単軸Ｘプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの混合型の磁気配向グループの分布図１である。
【図２２】単軸Ｘプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの混合型の磁気配向グループの分布図２である。
【図２３】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・ハーフ・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気配向グループの分布図１である。
【図２４】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・ハーフ・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気配向グループの分布図２である。
【図２５】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・ハーフ・ブリッジ磁気抵抗センサの混合型の磁気配向グループの分布図１である。
【図２６】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気配向グループの分布図１である。
【図２７】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの隔離型の磁気配向グループの分布図２である。
【図２８】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの混合型の磁気配向グループの分布図１である。
【図２９】複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの混合型の磁気配向グループの分布図２である。
【図３０】レーザ磁気抵抗検出ユニットのための磁気配向書込みシステムの概略図である。
【図３１】ウェハ・マスクの構造図である。
【図３２】ウェハ磁気抵抗センサ・ダイ・アレイ、およびそのレーザ走査図１である。
【図３３】ウェハ磁気抵抗センサ・ダイ・アレイ、およびそのレーザ走査図２である。
【図３４】ウェハ磁気抵抗センサ・ダイ・アレイ、およびそのレーザ走査図３である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面において、１−磁気抵抗多層膜、２−角度磁気抵抗センサに対応する多層膜構造。３−リニア磁気抵抗検出ユニットに対応する多層膜構造、４−反強磁性層、５−強磁性基準層、６−非磁性隔離層、７−強磁性自由層、８−強磁性基準層の磁化方向、９−強磁性自由層の磁化方向、１０−強磁性基準層の磁化方向、１１−強磁性自由層の磁化方向である。
【００２８】
本発明の各実施形態の目的、技術的解決策、および効果をより明確にさせるために、本発明の各実施形態における技術的解決策は、本発明の各実施形態において、以下、図面を参照して明確かつ完全に説明される。明らかに、説明した実施形態は、実施形態の全部ではなく、本発明の実施形態の一部である。
【００２９】
＜実施形態１＞
図１は、ＧＭＲスピン値またはＴＭＲ感知ユニットである磁気抵抗検出ユニットの多層膜構造の概略図である。多層膜構造１は、反強磁性層４、強磁性基準層５、非磁性隔離層６、および強磁性自由層７を上から下に順に備えており、２は、角度磁気抵抗センサに対応する多層膜構造であり、強磁性基準層５の磁化方向８は角度磁気抵抗センサの磁場敏感方向であり、強磁性自由層７の磁化方向９は外部磁場の方向に沿って自由に回転することができ、３はリニア磁気抵抗検出ユニットに対応する多層膜構造であり、外部磁場が印加されていないとき、強磁性基準層５の磁化方向１０および強磁性自由層７の磁化方向１１は互いに直交し、このとき、強磁性自由層の磁化方向は、永久磁石バイアス、二重交換効果、および形状異方性の手段の１つまたは複数によって設定される。本出願では、強磁性自由層の磁化方向は、強磁性基準層の磁化方向に直交するように設定される。
【００３０】
図２および図３は、それぞれリニア磁気抵抗検出ユニットおよび角度磁気抵抗検出ユニットに対応する形状であり、リニア磁気抵抗検出ユニットは楕円形状にあり、強磁性基準層の磁化方向は楕円の短軸方向に沿っており、自由層の磁化方向は長軸方向に沿っており、図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれＸ軸磁気抵抗検出ユニットおよびＹ軸磁気抵抗検出ユニットであり、角度磁気抵抗検出ユニットは、通常、円形にあり、基準層の磁化方向は磁場敏感方向であり、図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれＸ軸角度磁気抵抗検出ユニットおよびＹ軸角度磁気抵抗検出ユニットである。
【００３１】
図４および図５は、拡張されたＸ軸リニアまたは角度磁気抵抗センサの＋Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットおよび−Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットにおける対応するピンニング層の磁化方向の分布図である。図６および図７は、拡張されたＹ軸リニアまたは角度磁気抵抗センサの＋Ｙ軸磁気抵抗検出ユニットおよび−Ｙ軸磁気抵抗検出ユニットにおける対応するピンニング層の磁化方向の分布図である。プッシュＸ軸磁気抵抗検出ユニットは、０度の磁化配向角度を有するＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または０、（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＸプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、プルＸ軸磁気抵抗検出ユニットは、１８０度の磁化配向角度を有するＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または１８０、（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＸプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、プッシュＹ軸磁気抵抗検出ユニットは、９０度の磁化配向角度を有するＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（９０＋θ２１，９０−θ２１）、（９０＋θ２２，９０−θ２２）、・・・、（９０＋θ２ｎ，９０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または９０、（９０＋θ２１，９０−θ２１）、（９０＋θ２２，９０−θ２２）、・・・、（９０＋θ２ｎ，９０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＹプッシュ磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、プルＹ軸磁気抵抗検出ユニットは、２７０度の磁化配向角度を有するＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または（２７０＋θ２１，２７０−θ２１）、（２７０＋θ２２，２７０−θ２２）、・・・、（２７０＋θ２ｎ，２７０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ個のタイプのＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニット、または２７０、（２７０＋θ２１，２７０−θ２１）、（２７０＋θ２２，２７０−θ２２）、・・・、（２７０＋θ２ｎ，２７０−θ２ｎ）度の磁化配向角度を有する全体で２ｎ＋１個のタイプのＹプル磁気的配向式磁気抵抗検出ユニットを備え、θ１１、θ１２、・・・、θ１ｎ、θ２１、θ２２、・・・、θ２ｎの値は、それぞれ０から９０度の間であり、およびｎは、１以上の正の整数である。
【００３２】
磁気抵抗検出ユニットは、強磁性自由層／非磁性隔離層／単一総スタック構造型強磁性基準層を備え、または磁気抵抗検出ユニットは、強磁性自由層／非磁性隔離層／多層膜構造型強磁性基準層を備える。図８および図９は、＋Ｘ軸および−Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットに対応するＴＭＲ磁気抵抗検出ユニットの強磁性基準層の２つの多層膜構造、すなわち、単一スタック層およびマルチ・スタック層であり、単一総スタック構造型強磁性基準層は反強磁性層／強磁性基準層であり、多層膜構造型強磁性基準層は反強磁性層／ｎ個の中間層／強磁性基準層であり、中間層は強磁性層／金属スペーシング層であり、ｎは１以上の整数である。＋Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットおよび−Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットについては、強磁性基準層の方向は、反強磁性（ＡＦ）層の磁化方向を制御することによって制御することができ、＋Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットおよび−Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットは、反強磁性層の＋Ｘおよび−Ｘの反対の磁化方向を有することが理解できる。同様に、＋Ｙおよび−Ｙ磁気抵抗検出ユニットは、単一スタック層またはマルチ・スタック層の磁化方向を＋Ｙまたは−Ｙ方向にただ制御することによって実現することができる。
【００３３】
図１０、図１１、図１２、および図１３は、それぞれ＋Ｘ軸、−Ｘ軸、＋Ｙ軸、および−Ｙ軸磁気抵抗検出ユニット、およびそれらの磁気抵抗配向グループの分布図であり、＋Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットの配置方法２０については、同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット２１は、磁気抵抗検出ユニット・ストリングス２２として配置され、同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、磁気抵抗配向グループ２３を形成し、２０は、０、（＋θ１１，−θ１１）、（＋θ１２，−θ１２）、・・・、（＋θ１ｎ−１，−θ１ｎ−１）、（＋θ１ｎ，−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する２ｎ＋１磁気抵抗配向グループを含み、−Ｘ軸磁気抵抗検出ユニットの配置方法３０については、同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット３１は、磁気抵抗検出ユニット・ストリングス３２として配置され、同じ磁化配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、磁気抵抗配向グループ３３を形成し、３０は、１８０、（１８０＋θ１１，１８０−θ１１）、（１８０＋θ１２，１８０−θ１２）、・・・、（１８０＋θ１ｎ−１，１８０−θ１ｎ−１）、（１８０＋θ１ｎ，１８０−θ１ｎ）度の磁化配向角度を有する２ｎ＋１磁気抵抗配向グループを含み、＋Ｙ軸磁気抵抗検出ユニットの配置方法４０については、同じ磁化磁気配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット４１は、磁気抵抗検出ユニット・ストリングス４２として配置され、同じ磁気配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、磁気抵抗配向グループ４３を形成し、４０は、９０、（９０＋θ１１，９０−θ１１）、（９０＋θ１２，９０−θ１２）、・・・、（９０＋θ１ｎ−１，９０−θ１ｎ−１）、（９０＋θ１ｎ，９０−θ１ｎ）度の磁気配向角度を有する２ｎ＋１磁気抵抗配向グループを備え、−Ｙ軸磁気抵抗検出ユニットの配置方法５０については、同じ磁気配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット５１は、磁気抵抗検出ユニット・ストリングス５２として配置され、同じ磁気配向角度を有する磁気抵抗検出ユニット・ストリングスは、磁気抵抗配向グループ５３を形成し、５０は、２７０、（２７０＋θ１１，２７０−θ１１）、（２７０＋θ１２，２７０−θ１２）、・・・、（２７０＋θ１ｎ−１，２７０−θ１ｎ−１）、（２７０＋θ１ｎ，２７０−θ１ｎ）度の磁気配向角度を有する２ｎ＋１磁気抵抗配向グループを備え、θ１１、θ１２、・・・、θ１ｎ、θ２１、θ２２、・・・、θ２ｎの値は、それぞれ０から９０度の間であり、およびｎは、１以上の正の整数である。簡単にするために、磁気抵抗配向グループ２３、３３、４３、および５３等は、それぞれ対応する長いストリップ２４、３４、４４、および５４を用いて表され、その磁気配向角度値がマークされる。
【００３４】
さらに、図１０〜図１３に示された＋Ｘ軸、−Ｘ軸、＋Ｙ軸、および−Ｙ軸磁気抵抗検出ユニットの磁気的に配向された様々な対応する磁気抵抗検出ユニットは、磁気抵抗配向グループを形成する。磁気抵抗検出ユニットは、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームを形成するように接続され、次いで、ブリッジ・アームが、図１４に示されたプッシュ・プル磁気抵抗センサ・ブリッジ：単軸Ｘプッシュ・プル・リニア、もしくは角度磁気抵抗センサ・ブリッジ、または複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・リニア、もしくは角度磁気抵抗センサ・ブリッジを形成するように接続される。
【００３５】
図１４は、プッシュ・プル複軸磁気抵抗センサのフル・ブリッジ構造の図であり、図１４（ａ）において、ＶｂｉａｓおよびＧＮＤはプッシュ・プルＹ軸磁気抵抗センサの電源端および接地端にそれぞれ対応し、図１４（ｂ）において、ＶｂｉａｓおよびＧＮＤはプッシュ・プルＸ軸磁気抵抗センサの電源端および接地端のそれぞれ対応し、Ｖ１およびＶ２はそれぞれプッシュ・プルＹ軸磁気抵抗センサのフル・ブリッジ信号出力端であり、Ｖ３およびＶ４はそれぞれプッシュ・プルＸ軸磁気抵抗センサのフル・ブリッジ信号出力端であり、Ｙ軸プッシュ・プル磁気抵抗センサは２つのＹブーム、すなわち、ＴＭＲ３およびＴＭＲ４を備えるとともに、２つのＹプル・アーム、すなわち、ＴＭＲ１およびＴＭＲ２をさらに備え、Ｘ軸プッシュ・プル磁気抵抗センサは、２つのＸプッシュ・アーム、すなわち、ＴＭＲ５およびＴＭＲ６と、２つのＸプル・アーム、すなわち、ＴＭＲ７およびＴＭＲ８とを備える。プッシュ・プル・フル・ブリッジに加えて、プッシュ・プル・ハーフ・ハーフ・ブリッジ、または準ブリッジ構造が形成されてもよい。
【００３６】
＜実施形態２＞
図１５および図１６は、ダイ上の単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサ・ハーフ・ブリッジの典型的な２つの配置方法である。図１５は、隔離型の配置方法である。図１５（ａ）に示されるように、Ｘプッシュ・アームに対応する＋Ｘ配向の磁気抵抗検出ユニット・グループ、およびＸプル・アームに対応する−Ｘ配向の磁気抵抗検出ユニット・グループは、２行および１列または２列および１行を形成するように別々に配置される。図１５（ａ）は、２行および１列の配置方法；Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アームを与え、磁気抵抗配向グループの配置は、図１５（ｂ）に示されており、Ｘプッシュ・シリーズ、すなわち、θ１ｎシリーズ磁気抵抗配向グループ６０、およびＸプル・シリーズ、すなわち、θ２ｎシリーズ磁気抵抗配向グループ６１は、互いから隔離され、行の方向と平行である。
【００３７】
図１６は、ハイブリッド配置方法である。図１６（ａ）中の（＋Ｘ）＋（−Ｘ）に対応する矩形は、混合された配置を表す。図１６（ｂ）および図１６（ｃ）は、θ１ｎシリーズおよびθ２ｎシリーズ磁気抵抗配向グループの典型的な２つの混合された配置方法であり、図１６（ｂ）において、θ１ｎシリーズ中の各磁気抵抗配向グループθ１ｉ  ６２等、およびθ２ｎシリーズ中の各磁気抵抗配向グループθ２ｉ  ６３等は、θ１ｉ／θ２ｉ  ６２等／６３の混合された配置を形成し、一方、図１６（ｃ）において、θ１ｎシリーズ中の各磁気抵抗配向グループθ１ｉおよびθ２ｉシリーズは、まず、２つ以上のプッシュ配向サブユニット７０等とプル配向サブユニット７３等に分割されており、各プッシュ配向サブユニット７０等は、１つまたは複数のプッシュ磁気抵抗配向グループ７１および７２等を備え、各プル配向サブユニット７３等は、１つまたは複数のプル磁気抵抗配向グループ７４および７５等を備え、そしてプッシュ配向サブユニットおよびプル配向サブユニットが混合された配置を形成するとき、２つの隣接した配向サブユニットは異なり、それぞれプッシュ配向サブユニットまたはプル配向サブユニットに対応する。
【００３８】
図１７〜図２２は、ダイ上の単軸Ｘプッシュ・プル磁気抵抗センサの典型的な２つの配置方法である。図１７〜図２０は隔離された配置であり、図２１〜図２２は混合された配置であり、図１７（ａ）において、Ｘプッシュ・アームおよびＸプル・アームは、２行および２列の配置方法を形成し、２つのプッシュ・アームは同じ行または列に位置するとともに、２つのプル・アームは他の行または列に位置する。図１７（ｂ）は、対応する２つのθ１ｉシリーズ８０および８１の磁気抵抗配向グループ、ならびに２つのθ２ｉシリーズ８２および８３の磁気抵抗配向グループの配置であり、２つのθ１ｉシリーズの磁気抵抗配向グループ８０および８１に対応する等価な磁気抵抗配向グループは、８４および８５と互いに一対一に対応し、互いに平行であり、同じ行または列に位置し、同様に、２つのθ２ｉシリーズの磁気抵抗配向グループ８２および８３に対応する等価な磁気抵抗配向グループは、８６および８７と互いに一対一に対応し、互いに平行であり、同じ行または列に位置する。さらに、図１７（ｃ）に示されるように、同じ行の２つのθ１ｉシリーズの磁気抵抗配向グループが組み合わされて新しいθ１ｉシリーズの磁気抵抗配向グループ８８を形成する。図１７（ｂ）において、同じ行または列の２つの等価な磁気配向グループ８４および８５が組み合わされて、同じ行または列の方向に沿って新しい等価な磁気配向グループ９０を形成し、同じ行の２つのθ２ｉシリーズの磁気抵抗配向グループが組み合わされて新しいθ２ｉシリーズの磁気抵抗配向グループ８９を形成し、同じ行または列の２つの等価な磁気抵抗配向グループ８６および８７が組み合わされて、同じ行または列の方向に沿って新しい等価な磁気抵抗配向グループ９１を形成する。２つの等価な磁気抵抗配向グループの組合せは、縦の組合せである。
【００３９】
図１８は、Ｘプッシュ・アームおよびＸプル・アームが４行および１列または４列および１行に配置される構造である。図１８（ａ）は、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アームの配置であり、２つのＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプル・アームが組み合わされて新しいＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームを形成することができる。図１８（ｂ）は、対応するＸプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アームに対応するθ１ｉシリーズの磁気抵抗配向グループの組合せの状況であり、２つの等価な磁気抵抗配向グループ９２および９３は、同じ列の２つの隣接した行に位置し、互いに平行であり、組み合わされて図１８（ｃ）に示される新しい等価な磁気配向グループ９４を形成する。したがって、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アームおよびＸプル・アーム／Ｘプル・アームが組み合わされて新しいＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームを形成し、２つの等価な磁気抵抗配向グループの組合せは、横の組合せである。
【００４０】
図１９〜図２０は、２つのＸプッシュ・アームおよび２つのＸプル・アームの他のタイプの隔離された配置であり、図１９は、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、図２０は、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アームである。
【００４１】
図２１および図２２は、混合された配置であり、図２１において、２列および１行または２行および１列のアレイが形成され、一方のＸプッシュ・アームおよび一方のＸプル・アームが混合構造を形成し、他方のＸプッシュ・アームおよび他方のＸプル・アームも、混合構造を形成し、２つの混合構造が同じであり、さらに、２つの混合構造は、同じ列または同じ行の方向に沿って縦に組み合わされる。
【００４２】
図２２において、２つのＸプッシュ・アームおよび２つのＸプル・アームは、同じ列または同じ行の方向に沿って混合方式で配置されている。
【００４３】
図２３〜図２５は、複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・ハーフ・ブリッジ磁気抵抗センサの配置図である。図２３〜図２４は２つの隔離型の構造であり、図２５は混合型の構造である。図２３〜図２４において、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームは、４行および１列または４列および１行のアレイを形成する。図２３において、配置シーケンスは、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アームであり、図２４において、配置シーケンスは、Ｙプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｙプル・アームである。その上、他の組合せが形成されてもよい。図２５は、混合された配置方法であり、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームは、混合型の配置を形成する。
【００４４】
図２６〜図２９は、複軸Ｘ−Ｙプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気抵抗センサの配置図である。図２６〜図２７は典型的な２つの隔離型の構造であり、図２８〜図２９は混合型の構造である。図２６において、全てのＸプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームは、８行および１列または８列および１行の構造を形成し、以下のいくつかの構造、Ｘハーフ・ブリッジ／Ｙフル・ブリッジ／Ｘハーフ・ブリッジ、Ｙハーフ・ブリッジ／Ｘフル・ブリッジ／Ｙハーフ・ブリッジ、Ｘ複プッシュ・アーム／Ｙフル・ブリッジ／Ｘ複プル・アーム・ブリッジ、およびＹ複プッシュ・アーム／Ｘフル・ブリッジ／Ｙ複プル・アームが形成され得、Ｘハーフ・ブリッジは、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アームであり、Ｙハーフ・ブリッジは、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アームであり、Ｘフル・ブリッジは、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム、またはＸプッシュ・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプル・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、Ｙフル・ブリッジは、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム、Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム、またはＹプッシュ・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプル・アーム／Ｙプッシュ・アームであり、Ｘ複プッシュ・アームは、Ｘプッシュ・アーム／Ｘプッシュ・アームであり、Ｘ複プル・アームは、Ｘプル・アーム／Ｘプル・アームであり、Ｙ複プッシュ・アームは、Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アームである。Ｙプッシュ・アーム／Ｙプッシュ・アームまたはＹ／プル・アーム／Ｙプル・アームは、横に組み合わされ得る。
【００４５】
図２７において、２つのＸプッシュ・アーム、２つのＸプル・アーム、２つのＹプッシュ・アームおよび２つのＹプル・アームは、４行および４列のアレイを形成し、第２の行および第３の行は、それぞれＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームに対応し、第１の行および第４の行は、それぞれＹプッシュ・アームおよびＹプル・アームに対応し、あるいは第２の行または第３の行は、それぞれＹプッシュ・アームおよびＹプル・アームに対応し、第１の行および第４の行は、それぞれＸプッシュ・アームおよびＸプル・アームに対応し、同じ行または同じ列の２つのＸプッシュ・アームまたは２つのＸプル・アームは、縦に組み合わされてもよい。
【００４６】
図２８および図２９は、混合構造である。図２８において、複軸Ｘ−Ｙ磁気抵抗センサのＸプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームは、混合方式で混合される。図２９において、２列および１行または２行および１列のアレイが形成され、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームの一方のグループは混合構造を形成し、Ｘプッシュ・アーム、Ｘプル・アーム、Ｙプッシュ・アーム、およびＹプル・アームの他方のグループも混合構造を形成し、２つの混合構造は、縦に組み合わされる。
【００４７】
＜実施形態３＞
図３０は、単軸Ｘ磁気抵抗センサおよび複軸Ｘ−Ｙ磁気抵抗センサの磁気抵抗検出ユニットの異なる反強磁性層の配向を設定するレーザ・アニーリング装置である。この装置は、磁性膜１０３に向けてレーザ・ビーム１０５を放出するのに使用されるレーザ源１００と、レーザ源１００によって放出されたレーザ・ビーム１０５の後端に設けられた光減衰器１０７と、光減衰器１０７によって減衰されるレーザ・ビーム１０５の伝達方向を変えるのに使用される反射鏡１０６と、反射鏡１０６によって方向が変えられるレーザ・ビーム１０５をスポットに合焦するのに使用される集束対物レンズ１０１と、磁性膜１０３を固定する固定具を備えた可動プラットフォーム１０２と、直交方向の２つの電磁石１０８および１０９とを備える。加えて、上記装置はＣＣＤカメラ９９をさらに備え、スリットが反射鏡１０６に設けられ、ＣＣＤカメラ９９はスポットを磁性膜１０３に向けることを可能にするように反射鏡内のスリットによって反射鏡１０６を調整し、１０４はＣＣＤカメラ９９に入る光線である。
【００４８】
図３０に示されたレーザ加熱補助式アニーリング装置により、可動プラットフォーム１０２を移動させることでレーザ・スポットが磁気抵抗検出ユニットを直接選択し、ＡＦ層のブロッキング温度を上回る温度まで磁気抵抗検出ユニットを急速に加熱する。次いで、冷却プロセスにおいて、２方向性電磁石１０８および１０９が、各磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層の磁化方向を直接決定するように起動される。
【００４９】
＜実施形態４＞
図３１は、ウェハに対応するマスク分布レイアウト構造である。ウェハ２００に対応するウェハ切欠きゾーンは２０１であり、２０２はウェハの除外境界であり、その外側のゾーンは除外ゾーンであり、約５ｍｍのゾーンであり、Ｘ軸磁気抵抗センサまたは複軸Ｘ−Ｙ磁気抵抗センサは、９＊９ｍｍのマスク・ゾーン２０３内に分散され、次いでパターンがウェハの有効ゾーン全体をカバーするようにアレイ方式でウェハ２００のゾーンに転写され、ウェハの有効ゾーンは、除外境界２０２の範囲内のウェハ２００の一部である。マスク２０３は、複数の単軸磁気抵抗センサまたは複軸Ｘ−Ｙ磁気抵抗センサの単一ダイ・アレイを備え、この単一ダイ・アレイおよび磁気抵抗検出ユニット・アレイは完全に同じである。
【００５０】
＜実施形態５＞
図３２〜図３４は、ウェハ・マスク上のダイ・アレイ、磁気抵抗配向グループの分布図、およびレーザ書込みシステムの書込み図である。個々のダイは正方形アレイを形成し、ダイ内の磁気抵抗検出ユニットは、２つ以上の空間的に隔離された磁気抵抗配向グループに配置され、各磁気抵抗配向グループは、少なくとも１つの隣接したダイに同じ配向角度を有する磁気抵抗配向グループに隣接している。
【００５１】
簡単にするために、ウェハ上の磁気抵抗配向グループの参照符号は、角度の値に従って均一にマークされており、各ダイ上の各行の同じ磁気抵抗配向グループは、図３２〜図３４に示されるように、長いストリップを採用することによってマークされる。
【００５２】
図３２において、各ダイ３００は、全体で、θ１からθｋまでｋ個の磁気抵抗配向グループを備える。各磁気配向グループがダイごとに１度だけ現れると仮定すると、レーザ２９９の走査シーケンスは、以下の通りである。第１の行のダイθ１のθ１磁気抵抗配向グループ３０１から走査は開始し、次いで走査は別の行へ移って第２の行のダイのθ１磁気抵抗配向グループ３０２に入り、反対方向に沿って走査を行い、次いで走査は別の行へ移って第３の行のダイのθ１磁気抵抗配向グループ３０３に入り、次いで最終行のダイのθ１磁気抵抗配向グループ３０４が走査され、そして走査は別の行へ移って最終行のダイのθ２磁気抵抗配向グループ３０５に入り、行ごとに上に向かって走査を行い、最終的に第１の行のダイのθ２磁気抵抗配向グループ３０６が、最後のθｋの磁気抵抗配向グループの走査が完了するまで走査される。
【００５３】
図３３は、各ダイ４００が離間配置されている４０１および４０２などの間隔をおいて配置されたθ１、θ２、およびθ３の磁気抵抗配向グループを備える別の状況である。このとき、レーザ３９９の走査シーケンスは、以下の通りである。まず、第１の行のダイの第１行のθ１磁気抵抗配向グループ４０１が走査され、次いで走査は別の行へ移って第２行のθ１磁気抵抗配向グループ４０２を、第１の行のダイの全てのθ１磁気抵抗配向グループの走査が完了するまで反対方向に走査し、次いで第２の行のダイのθ１磁気抵抗配向グループ４０３、４０４が走査され、第３の行のダイのθ１磁気抵抗配向グループ４０５、４０６が走査され、最終行のダイのθ１磁気抵抗配向グループ４０７、４０８が走査され、最終的にθ１磁気抵抗配向グループ４０９が、第１の行のダイのθ２磁気抵抗配向グループの走査が完了するまで最終行のダイから走査される。
【００５４】
図３４は、レーザ４９９が磁気抵抗配向グループを区別することなくダイ５００の行の個数に従って上から下まで磁気抵抗配向グループを走査する行ごとの走査方法である。走査は、５０１、５０２、および５０３の順に従って上から下へ最終行まで下向きに行われ、その後ダイの次の行がダイの最終行まで行われる。したがって、存在し得る混合の状況の下では、反復動作が同じθ磁気配向角度値を有する磁気抵抗検出ユニットへ行われる必要があり、それによってレーザ書込みシステムによる磁場の方向を調整する頻度が増加する。
【００５５】
上記の実施形態は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の範囲を限定するのに使用されない。当業者にとっては、本発明は、様々な修正および変更によって実現することができる。本発明の要旨および原理の範囲内でなされた任意の修正、等価な置換、改良等は、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１６（ｃ）】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１７（ｃ）】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１８（ｃ）】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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